化工厂设备课件

第一部分绪论一、化工生产化工生产——以天然物质或者其他工业产品为原料，通过物理或化学手段将其加工成产品的生产过程。需要通过一定的工艺流程来完成。工艺流程——反应设备为骨干，由系列单元通过管路串联组成的系统装置。1二、化工机械化工机械是化工生产中使用的各种机械设备的总称。静设备——工作时不运动的机械。如换热器、塔等。动设备——依靠自身的运动进行工作的机械。如压缩机、泵等。2三、联系化工生产离不开化工机械，化工机械一方面直接服务于化工生产，另一方面又促进和发展新的工艺过程。3第二部分材料在化工设备中需要用到的是各种类型的钢材料，这就需要我们对其有一个大概的了解。钢按其化学成分可分为碳钢、低合金钢、合金钢。4一、碳钢按其含碳量的不同又可分为：低碳钢0.021%﹤Wc≤0.25%中碳钢0.25%﹤Wc≤0.6%高碳钢0.6%﹤Wc≤1.3%5⒈普通质量的非合金钢如Q235A、B、C、DQ235表示屈服极限为235MPa。A、B、C、D表示四个由低到高的质量等级号Q195Q215(A、B)⒉优质非合金结构钢如10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70等常用钢种。其含碳量越高，钢的强度、硬度越高，塑性、韧性越低。牌号是用平均含碳量万分数的前两位数字表示。20号钢指的是含碳量为0.20%。6⒊非合金工具钢牌号用T表示，数字表示钢中平均含碳量的千分数。如T8表示平均含碳量为0.8%。高级优质非合金工具钢在钢号后面加注A.⒋非合金铸钢牌号用ZG加两组数字表示。第一组表示最低屈服极限（MPa）第二组表示最低抗拉强度（MPa）.如ZG310-570.7二、低合金钢最常用的是低合金高强度结构钢。其牌号的表示方法与普通质量的非合金钢一样。如Q345。8三、合金钢合金钢的牌号用“数字+化学元素符号+数字”来表示。如果为高级优质钢，则在钢号后加A。前面的数字表示平均含碳量，若为两位数表示平均含碳量的万分数；若为一位数表示平均含碳量的千分数；若为“0”时表示平均含碳量小于或等于0.08%；若为“00”时表示平均含碳量小于或等于0.03%；若无数字时表示平均含碳量大于或等于1%；如00Cr18Ni10表示含碳量小于或等于0.03%，含铬量18%，含镍量10%。9不锈钢不锈钢通常按基体组织分为：

1、铁素体不锈钢。含铬12％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。

2、奥氏体不锈钢。含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。

3、奥氏体-铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。

4、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。

5、沉淀硬化型不锈钢。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。

按成分可分为Cr系（SUS400）、Cr－Ni系（SUS300）、Cr－Mn－Ni（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。

10中外不锈钢牌号对照：序号中国日本美国10Cr18Ni9SUS304304200Cr19Ni10SUS304L304L30Cr17Ni12Mo2SUS316316400Cr17Ni14Mo2SUS316L316L50Cr19Ni13Mo3SUS317317600Cr19Ni13Mo3SUS317L317L112008年不锈钢新牌号标准注解

1、碳（C）含量标识1)旧牌号：Cr之前的数字表示碳的千份之几的含量。如201（1Cr17Mn6Ni5N）：碳（C）含量千分之一；2Cr13（420），7Cr17(440A)，分别表示碳（C）含量千分之二和千分之七；如果C≤0.08%为低碳，标识为“0”，如（304）0Cr18Ni9；C≤0.03%为超低碳，标识为“00”，如00Cr17Ni14Mo2（316L）。

2)新牌号：Cr之前的数字表示碳（C）的万分之几的含量。如201牌号为12Cr17Mn6Ni5N，表示碳（C）含量万分之十二（0.12%）；304牌号为06Cr19Ni10，表示碳（C）含量万分之六（0.06%）；316L牌号为022Cr17Ni12Mo2，表示碳（C）含量万分之二点二（0.022%）。其它标识基本不变。总结：新牌号中碳（C）含量较之以前更加明确。12

2、个别材质原料含量发生调整

原料含量发生变动的部分钢种比较：

序号中国标准日本（JIS）美国新标准旧标准ASTMUNS106Cr19Ni100Cr18Ni9SUS304304S30400

2022Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2SUS316L316LS31603

3019Cr19Mo2NbTi00Cr18Mo2SUS444444S44400

406Cr18Ni11Ti0Cr18Ni10Ti

SUS321321S32100

506Cr19Ni10N0Cr19Ni9N

SUS304N1304NS30451

13第三部分防腐一、腐蚀基本概念金属材料在周围介质作用下发生破坏称为腐蚀。二、腐蚀的类型按反应机理：化学腐蚀——金属材料与干燥的气体或非电解质溶液发生化学作用而引起的腐蚀。腐蚀速率较小。电化学腐蚀——金属与电解质发生电化学作用而引起的腐蚀。如金属在酸碱盐溶液、土壤、海水中的腐蚀。腐蚀速率比化学腐蚀大得多。按腐蚀形态均匀腐蚀局部腐蚀14三、防腐措施1、覆盖层保护——用耐蚀性良好的材料覆盖在耐蚀性较差的被保护材料表面，将被保护材料与腐蚀性介质隔开。2、电化学保护——通过改变金属在电解质溶液中的电极电位，从而控制金属腐蚀的方法。①阴极保护——牺牲阳极的保护和外加电流保护两种。②阳极保护——被保护金属与外加直流电源的正极相连接，使金属表面生成钝化膜起保护作用。3、缓冲剂保护添加少量的能阻止或减缓金属腐蚀的物质使金属得到保护的方法。缓冲剂有铬酸盐、硝酸盐等阳极型缓冲剂，锌、锰和钙的盐类等阴极型缓冲剂。等等

15第四部分浅谈化工设备一、塔1、填料塔以填料作为气液接触和传质的基本构件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自上而下与液体作逆流流动，并进行气液两相间的传质和传热。两相的组分浓度或温度沿塔高呈连续变化。

填料塔的特点：具有结构简单，压力降小，以填料作为气液接触元件，气液两相在填料层中逆向连续接触。对于气体吸收，真空蒸馏以及处理耐腐蚀性流体的操作，颇为实用。当塔径增大时，引起气液分布不均匀，接触不良等，造成效率下降，称为放大效应。为防止塔中部液体出现壁流效应，所以安装有液体再分布器。16填料塔的结构示意图17缺点：具有重量大，造价高，清理检修麻烦，填料损耗大等。槽式液体分布器18填料塔总体结构：填料吸收塔：填料萃取塔：填料类型：填料支撑装置：液体分布装置：液体再分布装置：192、板式塔是以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质和传热，两相的组分浓度呈阶梯式变化。20板式塔的总体结构示意图：21（1）泡罩塔组成：升气管和泡罩优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用各种形式塔板。常用塔板的类型

2223（2）筛板塔板塔板上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。优点：结构简单、造价低、塔板阻力小目前，广泛应用的一种塔型。2425介绍几个概念：◆回流液：在精馏过程中，混合液所产生的蒸汽从塔顶蒸出，从冷凝器冷凝为液体，将其中一部分冷凝液回流，沿塔板式填料下流，叫回流液，将另一部分称排出液。◆回流比：

回流量与排出量之间的比值。（回流比大对产品质量好，分离效果好，但能量消耗大。）26

塔内气、液两相异常流动液泛产生的原因、现象及措施主要原因：1、蒸汽量过大（针对一定量的液体）2、回流量过大（针对一定量的气体）3、进料量过大（针对一定量的气体）现象：当气速增大到一定程度，由于填料层内的持液量愈积愈多，充满整个空隙。故气体的压降几乎呈垂直上升之势，此时，塔内气液两相发生了由原来气相是连续相，液相是分散相，变为液相是连续相，而气相是分散相，并以鼓泡状通过液层的现象。主要措施：1、减小蒸汽量2、减小进料量3、减小回流量27液泛现象：28二、泵离心泵1、离心泵结构示意图：29离心泵工作原理图302、离心泵操作注意事项：离心泵启动前，必须向泵内灌满液体，至泵壳顶部的小排气旋塞开启时有液体冒出为止，以保证泵内吸入管内无空气积存。离心泵应在出口阀关闭即流量为零的条件下启动，此点对大型的泵尤其重要。电机运转正常后，再逐渐开启调节阀，至达到所需流量。停泵前亦应先关闭调节阀，以免压出管路内的液体倒流入泵内使叶轮受冲击而损坏。31气蚀现象32气蚀：离心泵工作时，在叶轮中心区域产生真空形成低压而将液体吸上。如果形成的低压很低，则离心泵的吸上能力越强，表现为吸上高度越高。但是，真空区压强太低，以致于低于体的饱和蒸汽压，则被吸上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料受到破坏。把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，称为气蚀现象。气敷：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。33屏蔽泵1、结构特点：把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。

屏蔽泵基本型轴内循环屏蔽泵基本型轴外循环屏蔽泵基本分离型342、优点：(1)全封闭(2)安全性高(3)结构紧凑占地少(4)运转平稳，噪声低，不需加润滑油(5)使用范围广

35注意：屏蔽泵严禁空转。因为无法形成外循环，电机轴无法得到润滑，轴承与轴承套磨损很大。36计量泵（Meteringpump）：又称比例泵。计量泵的传动装置是通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。偏心轮的偏心距可调，以此来改变柱塞往复的行程，从而达到调节和控制泵的流量的目的。计量泵一般用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送的场合。隔膜泵：用弹性金属薄片或耐腐蚀性橡皮制成的隔膜将活柱与被输送液体隔开，与活柱相通的一侧则充满油或水。当活柱往复运动时，迫使隔膜交替向两侧弯曲，将液体吸入和排出。计量泵动画演示：隔膜泵工作原理动画演示：37旋涡泵螺杆泵